ABAQUS单晶塑性子程序：实现连续介质下的单晶体行为

黄永刚单晶塑型umat子程序文档中文版是一份详细的指南，旨在将单晶体塑性力学原理融入到ABAQUS有限元分析软件中。该文档由哈佛大学应用科学部的黄永刚编写，针对的是马萨诸塞州剑桥市的工程师和研究人员，于1991年发布。文档的核心内容主要包括： 1. **材料用户子程序介绍**： ABAQUS是一个广泛应用的有限元程序，它不仅提供多种预定义的本构模型，还允许用户通过编写自定义的用户材料子程序(UMAT)扩展其功能。UMAT子程序在ABAQUS中扮演着关键角色，它处理材料的非线性行为，如塑性变形，通过增量方法计算应力、应变和其他状态变量，支持牛顿-拉夫逊迭代求解。 2. **单晶体塑性本构方程回顾**： 文档详细回顾了单晶体弹塑性和粘塑性形变的有限元公式，特别强调了基于Rice (1971) 和 Hill/Rice (1972) 的运动学理论，考虑了小变形理论和严格的有限应变及旋转理论。非弹性变形仅限于晶面滑移，遵循施密特法则，滑移系中的剪切应力与应变的关系，包括内在和潜在的强化机制，都是子程序设计的关键部分。 3. **核心概念**： - **施密特法则**：用于描述晶体滑移的动力学驱动，即滑移系上的Schmid应力。 - **运动学描述**：基于Taylor、Hill (1966)、Rice (1971) 和 Asaro (1983) 等人的理论，强调单晶体的弹性与转动特性，以及非弹性变形仅限于晶面滑移的假设。 - **UMAT的应用**：该子程序使得在ABAQUS中进行单晶或双晶的应力分析和断裂研究成为可能，如Peirce、Asaro和Needleman (1982, 1983) 所开展的早期工作。 这份文档对于希望在ABAQUS中实现单晶体塑性模拟的工程师而言，是一个重要的参考资源，提供了实施单晶塑性本构关系的实用指导，有助于提升复杂材料结构的仿真精度。通过深入理解和应用该子程序，用户可以扩展ABAQUS的功能，以适应各种实际工程问题的分析需求。